傳遞過程導論第一章習題解

1、第一章習題解1-1.水流進高為h=0.2m的兩塊寬平板之間的通道，如圖1-52所示。已知：通道截面具有速度分布。求：通道截面平均速度U。圖1-52解：由式（1-3）得通道截面平均速度1-2.如圖1-53所示，在一密閉容器內(nèi)裝有水及油，密度分別為水998.1kg/m3,，油850kg/m3，油層高度h1=350mm，容器底部裝有水銀(水銀13600 kg/m3)液柱壓力計，讀數(shù)為R=700mm，水銀面的高度差h2=150mm，求容器上方空間的壓力p。圖1-53解：在圖1-53中，U型管上取控制面，兩側(cè)壓力相等。由式（1-20）流體靜力學的平衡定律得將大氣壓和其它已知數(shù)據(jù)代入上式，可得容器上方空間

2、的壓力1-3.如圖1-54所示，已知容器 A中水面上的壓力為pA=1.25大氣壓，壓力計中水銀面的差值 h1=0.2m,h2=0.25m,h=0.5m, H2O=1000kg/m3,Hg=13550kg/m3。求：容器B中壓力pB。圖1-54解：在圖1-54中，各U型管上取控制面、，各控制面兩側(cè)壓力相等。設(shè)中間管中空氣壓力為p，并忽略空氣密度。由式（1-20）流體靜力學的平衡定律得將和其它已知數(shù)據(jù)代入上式，可得容器B中壓力1-8.流體以流過平板，試求距板面0.15米處的切應力。已知 =3.3×10- 4Pa.s。解：由式（1-30）可求距板面0.15米處的切應力為1-9.潤滑系統(tǒng)簡化

3、為兩平行金屬平面間的流動，其間潤滑油的粘度為10.0cP。下表面以力0.45N拖動，作用面積為4.6m2，板間距為3.1mm，運動定常。（1）試計算下表面上的剪切應力；（2）若上表面靜止，計算下表面處流體的運動速度；（3）若板間流體改為20的水或空氣，重復上述計算；（20的水粘度為1.0cP，空氣粘度為0.018cP）（4）用簡圖表示速度分布；（5）根據(jù)計算和簡圖，對粘度在動量傳遞中的作用作簡單結(jié)論。解：（1）由式（1-21）可求得下表面上的剪切應力（2）根據(jù)題意，板間流體的速度分布為線性分布，由式（1-30）得則下表面處流體的運動速度（3）20的水習題1-9附圖20的空氣（4）表示速度分布的

4、簡圖，見習題1-9附圖。（5）不同流體粘度各異，粘度是影響傳遞過程的重要物性。1-11.對正在加熱中的鋼板，其尺寸長×寬×厚為1.5m×0.5m×0.025m，兩側(cè)溫度分別為15和95，試求溫度梯度。如果改為銅板和不銹鋼板，假定通過壁面?zhèn)鳠崃肯嗤?，則溫度梯度又將如何變化。解：查附錄三得熱導率k：鋼45W/m·，銅377W/m·，不銹鋼16W/m·。根據(jù)題意，假定鋼板內(nèi)溫度沿厚度呈線性分布，有溫度梯度通過壁面?zhèn)鳠崃?，由式?-37）得上式中負號表示傳熱方向與溫度梯度相反。假定通過壁面?zhèn)鳠崃肯嗤?，銅板的溫度梯度不銹鋼板的溫度梯度

5、1-13.輸送蒸汽的2in鋼管，內(nèi)徑0.052m，壁厚0.004m，外包0.0508m厚85%氧化鎂，再包0.0508m厚軟木。若管內(nèi)表面溫度為394.3K，軟木外表面溫度為305.4K，試求每小時單位管長的熱損失。已知熱導率：鋼45.17W/m·K，氧化鎂0.069W/m·K，軟木0.052W/m·K。解：本題為圓管多層保溫問題。對管壁、氧化鎂保溫層、軟木保溫層，由式（1-73）得、將以上各式相加，整理得每小時單位管長的熱損失1-17.直徑為0.7mm的熱電偶球形接點，其表面與被測氣流間的對流給熱系數(shù)為400W/m2.K，計算初始溫度為25的接點置于200的氣流中，需多長時間其溫度才能達到199。(已知接點k=20W/m.K，CP=400J/kg.K，=8500kg/ m3 )解：先由式（1-77）判別可用集總參數(shù)法計算，由式（1-79）求解。代入數(shù)據(jù)則需時間為1-18.一半無限大鋁板,初始溫度為450,突然將其表面溫度降低到150,試計算離鋁板表面40mm處溫度達到250時所需的時間,以及在此期間內(nèi)單位表面?zhèn)鞒龅臒崃俊?/p>